(1-x)PbZrO3-xBaTiO3薄膜的制备及储能性能

电介质电容器在脉冲功率领域具有广阔的应用前景,其储能密度和储能效率的提高是目前研究的热点。通过PbZrO₃(PZO)和BaTiO₃(BTO)两相固溶的方式,制备(1-x)PZO-xBTO(x为0、0.1、0.2、0.3和0.4)固溶体薄膜,旨在提高介电强度,从而改善其储能密度和储能效率。结果表明：随着BTO含量增加,薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,且薄膜由反铁电体逐渐转变为弛豫铁电体,导致其介电强度提高。当x=0.3时,(1-x)PZO-xBTO薄膜具有最大的可恢复储能密度,为11.62 J/cm³,较纯PZO薄膜提高了31.6%。当x=0.4时,薄膜储能效率达到62.3%,较纯PZO薄膜提高了62.7%。     

B2O3对BaZrO3微波介质陶瓷材料性能的影响

以分析纯的BaCO₃、ZrO₂、B₂O₃为原料,采用传统固相法制备了添加x%B₂O₃(质量分数x=0.5～5.0)的BaZrO₃微波介质陶瓷。运用扫描电子显微镜、矢量网络分析仪和X线衍射仪等实验手段研究了不同B₂O₃添加量对BaZrO₃陶瓷微观结构、相组成及微波介电性能的影响。结果表明,随着B₂O₃添加量的增加,材料致密烧结温度降低,介电常数减小,介电损耗降低。当B₂O₃添加量超过1%时,有BaZr(BO₃)₂相析出。在B₂O₃添加量为3%,烧结温度为1 300℃时,BaZrO₃陶瓷获得优异的微波介电性能：介电常数ε_r=33.02,品质因数与频率之积Q×...     

低介电常数LaYSi2O7陶瓷的结构与微波性能研究

采用固相反应法制备了一种新型低介电常数LaYSi₂O₇(LYSO)微波介电陶瓷。1300～1450℃烧结的LYSO陶瓷为单斜晶系结构(空间群：P2₁/a)。当烧结温度为1450℃时，陶瓷的相对密度达到最大值(93.40%),这与介电常数变化趋势一致。陶瓷的Q×f值与其填充分数密切相关。1400℃烧结的LYSO陶瓷具有最高的填充分数(55.84%)和最佳的微波介电性能：ε_r=8.98,Q×f=17411 GHz,τ_?=-70.77×10^-6/℃。通过结构参数量化了LYSO的晶格畸变，从而揭示了τ_?与结构的内在关系。LYSO陶瓷具有良好的微波介电性能，表明该类材料在移动通信基站领域具有良好的应用前景。     

ZnO掺杂对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的改善及其机理研究

现代科技的发展对于电子器件的小型化有着越来越高的要求,CaCu₃Ti₄O₁₂(CCTO)是一种被认为具有开发潜力的介电材料,然而其介电损耗过高阻碍其投入应用,因此采用溶胶凝胶法制备了不同ZnO掺杂含量的CCTO陶瓷。使用了XRD、SEM、宽频介电谱仪和高阻计对所有样品的相组成、微观形貌和介电性能进行了表征,探讨了不同ZnO掺杂量对CCTO陶瓷介电性能的影响。结果表明,ZnO掺杂的CCTO陶瓷保持了单一的CCTO相结构和良好的晶粒分布,击穿特性有所增强。其中,ZnO掺杂浓度为摩尔分数6%的CCTO陶瓷,其相对介电常数为7471(1 kHz),tanδ最小值为0.018,并且在较宽的频率范围内(10¹～10⁵ Hz)都具有较低的tanδ值(<0.05),击穿场强为2.95 kV/cm。分析表明,tanδ的改善主要是由于晶界电阻的增强和晶界弛豫极化损耗的降低所引起。ZnO掺杂的CCTO陶瓷具有良好的介电性能,对加快CCTO的广泛应用具有重要意义。     

W6+掺杂Pb(Sc,Nb)O3-Pb(Hf,Ti)O3陶瓷的制备和性能研究

该文采用传统固相反应法制备了W⁶⁺掺杂的0.07Pb(Sc_0.5Nb_0.5)O₃-0.93Pb(Hf_0.47Ti_0.53)O₃(PSN-PHT)陶瓷,详细分析了样品的晶体结构、压电和介电性能。实验结果表明,W⁶⁺掺杂可以提高钙钛矿结构中三方相的含量,有效增加晶粒尺寸,提高压电系数。当W⁶⁺掺杂量(摩尔分数)为1.0%时,样品具有最佳的压电和介电性能,即d₃₃=585 pC/N,T_C=323℃,ε_r=2 088。同时,样品的d₃₃在200℃去极化温度下仍保持570 pC/N的高值,且经过1 080 min保温后,压电常数略微降低,此时d₃₃仍可达到537 pC/N,变化仅为5.7%。上述结果表明,W⁶⁺掺杂不仅可以提高压电系数,同时也可增强陶瓷的温度稳定性,使该陶...     

复合陶瓷BaTiO_3/Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4的常温巨介电特性研究

采用传统的固相反应法和氧化物陶瓷工艺制备了无铅磁电复合陶瓷(1–x)BaTiO3/x Ni0.5Zn0.5Fe2O4(质量配比,x=0,0.2,0.5,0.8)(BTO/NZF),研究了NZF含量对复合陶瓷的物相组成、微观形貌、致密度和介电性能的影响。结果表明:当NZF含量较低(x=0,0.2,0.5)时,NZF对复合陶瓷有介电稀释效应;当NZF含量较高(x=0.8)时,复合陶瓷晶粒尺寸、致密度及两相间接触面积增大,其NZF含量达到复合陶瓷渗流阈值,产生Maxwell-Wagner(M-W)表面极化效应,使得复合陶瓷在低频(f=40 Hz)下具有高的巨介电常数(ε′=312 238)和较低的介电损耗(tanθ=0.40)。     

Cu掺杂Ca3Co4O9+δ中温固体氧化物燃料电池阴极材料

采用固相法制备了Ca₃Co_4-xCu_xO_9+δ(x=0,0.1,0.3,0.5)阴极材料,研究了Cu离子掺杂对材料的物相组成、电极微观形貌、电化学性能、热膨胀系数、电导率及单电池输出性能的影响。结果表明：在900℃的煅烧合成温度下,未掺杂与Cu掺杂量为x=0.1的生成产物具有相同单一物相晶体结构(JCPDS 21-0139),Cu掺杂使晶胞参数略有增加。掺杂量为x=0.1的阴极膜层呈现出最疏松多孔状态,有利于氧气在阴极的扩散传输,相应的极化阻抗最小(700℃时极化阻抗为0.85Ω·cm²,为未掺杂的42.9%),可以高效地催化氧气在阴极处的还原反应,而且具有最高的电子电导率(相比未掺杂的提高了1.6倍),提升了阴极反应过程中的电荷转移效率。采用Ca₃Co_3.9Cu_0.1O_9+δ为阴极的单电池输出性能明显优于其他组分作为阴极时的性能(700℃时功率密度峰值约为79 mW·cm^-2     

低浓度Ge掺杂及Sn、Ge替换CsPbI3的电光学性质

基于第一性原理计算软件Siesta，分析了全无机钙钛矿材料CsBI₃(B=Pb,Sn,Ge)的结构、电学性质和光学性质。首先，基于GGA-PBE和GGA-PBEsol方法获得稳定的材料结构。其次，基于GGA-PBE和GGA-BLYP两种密度泛函方法分析了材料的带隙，并且通过改变材料的晶格常数，模拟材料产生的应变，对比发现材料的带隙随着晶格常数的增加而增加。此外，在超胞CsPbI₃中少量掺杂Ge，发现材料的带隙会缩小0.7%到3.8%。最后，从光吸收系数可以看出，CsPbI₃和CsGeI₃的光吸收系数都接近6×10⁵ cm^-1，但是前者的吸收峰值位于350 nm附近，后者位于410 nm附近，而CsSnI₃的光吸收系数接近4.75×10⁵ cm^-1，吸收峰位于350 nm附近。     

Li2CO3掺杂BST的制备及复合薄片的能量收集研究

将水基流延技术与低温烧结陶瓷技术相结合,用于BST挠曲电陶瓷的研制和能量的收集。为了降低BST的烧结温度,在BST水基流延浆料中添加了质量分数1%～4%的Li₂CO₃,将浆料流延成薄片后进行烧结。研究了Li₂CO₃掺杂量对烧结温度的影响以及BST薄片厚度对材料电性能的影响。实验结果表明,适量的Li₂CO₃掺杂能够将BST的烧结温度降低约250℃。在烧结后的薄片两面涂上银电极和适当厚度的PDMS,得到“三明治结构”的BST复合薄片,用于介电、挠曲电测试和能量收集实验。当Li₂CO₃掺杂量为质量分数2%时,300μm厚的BST复合薄片在1100℃烧结后介电性能最优,其介电常数为3200,介质损耗为0.05。而200μm厚的复合薄片表现出最高的横向挠曲电系数,达到0.24μC/m。此外,40μm厚的复合薄片表现出最好的电流输出能力,达到1.2 nA。     

h-BN/Al2O3栅介质氢终端金刚石场效应晶体管

金刚石是实现高频大功率器件的理想候选材料,但是其较低的载流子迁移率制约了器件的性能,六方氮化硼(h-BN)作为氢终端金刚石场效应晶体管(FET)的栅介质材料有望提升金刚石材料的载流子迁移率。利用商业化大面积h-BN材料,制备了h-BN/Al₂O₃栅介质的氢终端金刚石FET,h-BN/Al₂O₃/氢终端金刚石材料的载流子迁移率得到提升,达到186 cm²/(V·s)。相较于Al₂O₃栅介质的金刚石FET,h-BN/Al₂O₃栅介质的金刚石FET最大饱和电流密度和最大跨导均得到提升,分别为141 mA/mm和9.7 mS/mm。通过电容-电压(C-V)测试计算了栅介质和金刚石间界面固定电荷密度和陷阱密度,h-BN/Al₂O₃栅介质的金刚石FET界面负固定电荷密度为5.4×10¹² cm^-2·eV^-1...     

B位Ta/Zr共掺对无铅BNKT-ST-Ta_xZr_y陶瓷的储能特性和电性能的影响

采用固相合成法制备了B位Ta/Zr共掺杂的0.96[Bi_(1/2)(Na_(0.84)K_(0.16))_(1/2)(Ti_(1–x–y)Ta_xZr_y)O_3]-0.04Sr TiO_3(简称BNKT-ST-Ta_xZr_y)(x=0~0.025,y=0~0.20)无铅陶瓷。研究了B位Ta/Zr共掺对BNKT-ST-Ta_xZr_y无铅三元陶瓷微观结构、电性能和储能密度的影响。结果表明:随着Ta和Zr含量的增加,陶瓷的压电常数d_(33)减小,陶瓷向先兆性压电体转变;饱和极化强度、剩余极化和矫顽场降低,陶瓷的弛豫特性增加;储能密度先增加后降低,并且储能密度在x=0.01,y=0.05时达到最大值(1.005 J/cm~3),储能效率持续增加。     

Dy3+和Eu3+共掺NaY(MoO4)2荧光粉合成与发光性能研究

用高温固相法制备了一系列2 at.%Dy³⁺和x at.%Eu³⁺(x=0,0.1,0.5,1,2,5)共掺NaY(MoO₄)₂样品。X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及红外光谱(FTIR)表征结果表明所合成的样品为四方相结构,空间群为I4₁/a。进一步研究了样品的激发光谱和在近紫外光激发下的发射特性,结果表明Dy³⁺和Eu³⁺之间存在能量共振传递,从而增强了Eu³⁺的发光。2 at.%Dy³⁺和2 at.%Eu³⁺共掺样品的CIE色度坐标值(x=0.659,y=0.338)接近NTSC规定的标准值,因而有望作为显色性能优良的发光材料用于固态照明领域。此外，NaY(MoO₄)₂物化性能稳定,易采用提拉法生长,因此本研究结果可以为Dy³⁺和Eu³⁺共掺NaY(MoO     

ZrO2-Nb2O5复合添加对MnZn铁氧体结构和磁性能的影响

针对开关电源高频小型化需求，采用固相反应制备分子式为(Mn_0.766Zn_0.105Fe_0.129)Fe₂O₄的MnZn铁氧体材料，通过对铁氧体微结构的表征及磁性能的测试，研究了ZrO₂和Nb₂O₅复合添加对MnZn铁氧体显微结构、烧结密度d、初始磁导率μ_i、饱和磁通密度B_s、剩余磁通密度B_r、矫顽力H_c以及功耗P_cv特性的影响。结果表明，ZrO₂和Nb₂O₅复合添加有利于促进晶粒均匀化和致密化，从而提高了材料烧结密度，能显著降低材料的剩余磁通密度和矫顽力，实现材料的高起始磁导率以及高频低损耗。当ZrO₂和Nb₂O₅复合添加质量比为4∶6时，MnZn铁氧体的μ_i     

Bi2O3掺杂Ba0.85Ca0.15(Zr0.1Ti0.88Mn0.02)O3压电陶瓷及微型气泵的制备与性能研究

采用固相法制备了Bi₂O₃掺杂的Ba_0.85Ca_0.15(Zr_0.1Ti_0.88Mn_0.02)O₃压电陶瓷，研究了体系的微观结构，以及Bi₂O₃掺杂量对体系压电性能的影响；将体系最优性能的样品装配成微型气泵，并与日本村田的MZB1001T02微型泵进行了性能对比。研究表明，Bi₂O₃掺杂Ba_0.85Ca_0.15(Zr_0.1Ti_0.88Mn_0.02)O₃的无铅压电陶瓷呈单一的钙钛矿结构，少量的Bi₂O₃掺杂使体系保持了三方-四方相共存的特性。当掺杂量(质量分数)为0.05%时，样品晶粒分布均匀，介电和压电性能最优，即ε^T_33...     

ZnO-B2O3-SiO2掺杂对锆酸钙基陶瓷性能的影响

研究了ZnO-B2O3-SiO2(ZBS)玻璃掺杂量对CaZrO3陶瓷烧结性能、物相组成、微观组织形貌和介电性能的影响。结果表明:通过掺杂ZBS,可使CaZrO3陶瓷的烧结温度由1 550℃降至1 000℃,且无第二相生成,相对密度达97.8%。当ZBS添加量为质量分数15%时,CaZrO3陶瓷在1 000℃烧结3 h获得良好的介电性能:εr=25,Q·f=8 584 GHz,τf=–45×10–6/℃。     

Co_2O_3掺杂对BCTZ无铅压电陶瓷的性能影响

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.92Zr0.08)O3-x%Co2O3(BCTZ-xCo,x=0¹.4)无铅压电陶瓷。研究了不同Co掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电性能及压电性能的影响。结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,随Co2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐细化减小,介电常数εr、压电常数d33、平面机电耦合系数kp均呈下降趋势。机械品质因数Qm显著增大,当x=0.7时,具有最佳的综合电性能,其中d33=392pC/N,kp=46.0%,Qm=435,介电损耗tanδ=0.62%,表明BCTZ-xCo陶瓷材料是一种具有应用前景的无铅压电材料。     

BF-PT-BZT三元系高温压电陶瓷的介电压电温度稳定性

采用传统固相反应法制备0.54BiFeO₃-0.33PbTiO₃-0.13Ba(Zr_xTi_1-x)O₃(BF-0.33PT-0.13Ba(Zr_xTi_1-x),0.4≤x≤0.8)三元系压电陶瓷,研究了Zr含量(x)对陶瓷的微观结构以及介电、铁电和压电性能的影响。X线衍射(XRD)结果表明,BF-0.33PT-0.13Ba(Zr_xTi_1-x)三元系陶瓷为单一钙钛矿结构,当0.4≤x≤0.7时,陶瓷相结构为三方-四方相共存;当x=0.8时,陶瓷为三方相结构。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,随着Zr含量的增加,陶瓷晶粒尺寸逐渐增加。在25～400℃时,陶瓷的压电常数d₃₃的波动小于±6%。当x=0.7时,BF-0.33PT-0.13Ba(Zr_xTi_1-x)具有最优异的综合性能,其介电常数ε_r、居里温度T     

微波辅助烧结Al掺杂ZnO陶瓷的缺陷和光学性能研究

采用微波辅助烧结法在空气气氛中以1100℃烧结20 min制备出不同Al₂O₃掺杂量（摩尔分数0%～6%）的ZnO陶瓷。通过XRD、SEM、霍尔实验、UV-Vis光谱、Raman光谱、PL光谱的表征,研究了Al₂O₃掺杂量的变化对微波辅助烧结ZnO陶瓷的物相结构、微观组织、电学性能、光学性能的影响。实验结果表明,Al₂O₃掺杂并没有改变ZnO陶瓷的六方纤锌矿结构,随着Al₂O₃掺杂量的增加,在ZnO晶界处逐渐形成ZnAl₂O₄尖晶石相,ZnO晶粒尺寸逐渐减小;微波辅助烧结所制备ZnO陶瓷的室温电阻率和光学带隙随Al₂O₃掺杂量的增加呈先减小后增加的趋势;当Al₂O₃掺杂量为摩尔分数4%时,所制备ZnO陶瓷的综合性能最好,样品的室温电阻率为1783Ω·cm,光学带隙为3.04 eV;随...     

脉冲功率电容器用PbLa(ZrTi)O_3陶瓷性能研究

采用固相反应法制备了Pb0.96La0.06(Zr1-xTix)O3陶瓷,研究了Ti含量对所制陶瓷的电性能和储能特性的影响。结果表明,PbLa(ZrTi)O3陶瓷介电常数与电场强度呈非线性变化关系。当Ti含量x为0.08时,所测电滞回线细长狭窄,并呈下凹趋势,此时极化强度为22.18×10–6 C/cm2,储能密度为1.06 J/cm3。通过流延法制备的脉冲功率电容器击穿电压可大幅度提升,储能密度达1.95 J/cm3,具有高能量转换效率。     

Cu9S5/TiO2纳米管的制备及其光催化降解性能研究

采用牺牲模板法和水热法结合的合成路径,将Cu₉S₅层负载于TiO₂纳米管上,制备了性能优良的TiO₂纳米管状异质结光催化剂。Cu₉S₅和TiO₂两者之间异质结的形成使得体系的带隙缩小至2.77 eV,相对于纯TiO₂显著拓宽了光吸收范围。基于密度泛函理论利用VASP软件计算的差分电荷密度图以及瞬时光电流响应测试表明Cu₉S₅/TiO₂纳米管状异质结光催化剂具有优良的光生载流子分离能力。本工作所合成的Cu₉S₅/TiO₂纳米管状异质结光催化剂可在120 min内去除98%的罗丹明B(RhB,10 mg·L^-1)以及99%的盐酸四环素(TCH,30 mg·L^-1)。循环光催化降解测试表明Cu₉S₅/T...